CN107412860A - 一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，包括：(1)将丝素溶于氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应1.5～3h，冷却，透析，浓缩，得到丝素胶体；(2)向上述丝素胶体中加入壳聚糖‑乙酸溶液，磁力搅拌3～5h，得到丝素‑壳聚糖溶胶，其中，丝素和壳聚糖的重量比为1:2～3；(3)向上述丝素‑壳聚糖溶胶中加入羟基磷灰石溶液，加入氨水调节pH为9～11，于30～40℃条件下磁力搅拌20～36h，静置陈化10～30h，真空过滤，50～60℃条件下干燥12～24h，冷却，研磨，得到羟基磷灰石‑丝素‑壳聚糖复合支架材料。本发明中的方法制备得到的基于羟基磷灰石复合支架材料的孔隙率较高、力学性能好。

Description

一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法。
背景技术
骨损伤和骨缺损是临床上常见的疾病，常需植骨治疗，传统的治疗方法是进行自体或异体骨移植进行骨修复。自体骨移植修复效果好，但存在供应有限，需进行二次手术的缺点，同种异体骨移植存在免疫原性的缺点并且可能传播传染病，都不是理想的骨修复材料。骨组织工程的基本思路是用少量的组织细胞经体外培养扩增后修复骨缺损，同时可依据骨缺损情况任意塑形达到完善的形态修复，为最终实现无损伤修复创伤和真正意义上的功能重建开辟了一条新的途径。
丝素蛋白(Silk Fibroin，简称SF)是一种天然结构性蛋白，由结晶区和非结晶区两部分组成，由于其特殊的分子结构使其具有良好的生物学性质，如生物相容性、生物降解性、抗凝血性能、力学性能、支持多种细胞的粘附、增殖和分化等。近年来丝素蛋白在生物医用材料领域的研究和应用较多，如细胞培养基质、药物缓释载体、固定化酶载体、隐形眼镜、人工血管和创面膜等。
羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAP或HA)是一种生物活性陶瓷，其化学组成和结晶结构类似于人体骨骼中的磷灰石。HA分子中的Ca2+可以与含有羧基的氨基酸、蛋白质、有机酸等发生交换反应，具有良好的骨传导性能和生物活性，能与骨组织形成牢固的骨性结合促进骨骼生长，并且相态比较稳定，无毒性、发炎性，是公认的性能良好的骨修复替代材料。但单一组分的羟基磷灰石脆性大、韧性较差、力学性能不足，降解缓慢且易从植入位点迁移，这都限制了其作为人体材料种植体的使用。
为此，有必要针对上述问题，提出一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，包括：
(1)将丝素溶于氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应1.5～3h，冷却，透析，浓缩，得到丝素胶体；
(2)向上述丝素胶体中加入壳聚糖-乙酸溶液，磁力搅拌3～5h，得到丝素-壳聚糖溶胶，其中，丝素和壳聚糖的重量比为1:2～3；
(3)向上述丝素-壳聚糖溶胶中加入羟基磷灰石溶液，加入氨水调节pH为9～11，于30～40℃条件下磁力搅拌20～36h，静置陈化10～30h，真空过滤，50～60℃条件下干燥12～24h，冷却，研磨，得到羟基磷灰石-丝素-壳聚糖复合支架材料。
优选的，步骤(3)中，所述羟基磷灰石溶液的制备方法包括：将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节pH为9～11，于60～80℃条件下磁力搅拌5～10h，静置12～24h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
优选的，步骤(1)中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:15～20。
优选的，步骤(3)中，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1～2:1。
优选的，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1.5:1。
优选的，所述pH为11。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的方法制备得到的基于羟基磷灰石复合支架材料的孔隙率较高、力学性能好。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，包括：
(1)将丝素溶于氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应1.5～3h，冷却，透析，浓缩，得到丝素胶体；
(2)向上述丝素胶体中加入壳聚糖-乙酸溶液，磁力搅拌3～5h，得到丝素-壳聚糖溶胶，其中，丝素和壳聚糖的重量比为1:2～3；
(3)向上述丝素-壳聚糖溶胶中加入羟基磷灰石溶液，加入氨水调节pH为9～11，于30～40℃条件下磁力搅拌20～36h，静置陈化10～30h，真空过滤，50～60℃条件下干燥12～24h，冷却，研磨，得到羟基磷灰石-丝素-壳聚糖复合支架材料。
上述步骤(1)中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:15～20，优选的，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:20。
上述步骤(2)中，所述丝素和所述壳聚糖的重量比优选的为1:1.5。
上述步骤(3)中，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1～2:1，优选的，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1.5:1。
在一实施例中，所述羟基磷灰石溶液的制备方法包括：将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节pH为9～11，于60～80℃条件下磁力搅拌5～10h，静置12～24h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
其中，优选的，加入氨水将羟基磷灰石溶液的pH调节为11。
实施例
1、制备羟基磷灰石溶液
将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节pH为11，于80℃条件下磁力搅拌8h，静置20h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
2、制备复合支架材料
(1)将重量比为1:20的丝素和氯化钙溶液混合，使得丝素溶解在氯化钙溶液中，在100℃水浴条件下反应2h，冷却，透析，浓缩，得到丝素胶体；
(2)向上述丝素胶体中加入壳聚糖-乙酸溶液，磁力搅拌5h，得到丝素-壳聚糖溶胶，其中，丝素和壳聚糖的重量比为1:1.5；
(3)向上述丝素-壳聚糖溶胶中加入羟基磷灰石溶液，加入氨水调节pH为11，于40℃条件下磁力搅拌24h，静置陈化24h，真空过滤，60℃条件下干燥24h，冷却，研磨，得到羟基磷灰石-丝素-壳聚糖复合支架材料。
本发明中的方法制备得到的基于羟基磷灰石复合支架材料中，通过羟基磷灰石与丝素-壳聚糖进行了复合，使得羟基磷灰石与丝素-壳聚糖之间发生了化学结合，复合支架材料中的丝素主要以β-折叠结构存在，该结构稳定，从而有效改善了该复合支架材料的力学性能。
采用PT-1036PC万能材料实验机对本发明中的复合支架材料的抗压强度进行测试，其抗压强度达到66.2MPa，由此说明本发明中复合支架材料中丝素与羟基磷灰石之间存在较强的化学结合，从而有效改善了该复合支架材料的力学性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (6)

1.一种基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将丝素溶于氯化钙溶液中，在80～100℃水浴条件下反应1.5～3h，冷却，透析，浓缩，得到丝素胶体；
(2)向上述丝素胶体中加入壳聚糖-乙酸溶液，磁力搅拌3～5h，得到丝素-壳聚糖溶胶，其中，丝素和壳聚糖的重量比为1:2～3；
(3)向上述丝素-壳聚糖溶胶中加入羟基磷灰石溶液，加入氨水调节pH为9～11，于30～40℃条件下磁力搅拌20～36h，静置陈化10～30h，真空过滤，50～60℃条件下干燥12～24h，冷却，研磨，得到羟基磷灰石-丝素-壳聚糖复合支架材料。
2.根据权利要求1所述的基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述羟基磷灰石溶液的制备方法包括：将体积比为5:3的硝酸钙和磷酸氢二铵混合，加入氨水调节pH为9～11，于60～80℃条件下磁力搅拌5～10h，静置12～24h，浓缩，得到羟基磷灰石溶液。
3.根据权利要求1所述的基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述丝素与所述氯化钙溶液的重量比为1:15～20。
4.根据权利要求1所述的基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1～2:1。
5.根据权利要求4所述的基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石与所述丝素-壳聚糖的质量比为1.5:1。
6.根据权利要求2所述的基于羟基磷灰石复合支架材料的制备方法，其特征在于，所述pH为11。
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